La risposta immunitaria innata agli stressori non-infettivi Dott.ssa Elisabetta Razzuoli

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1 La risposta immunitaria innata agli stressori non-infettivi Dott.ssa Elisabetta Razzuoli Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Piemonte, Liguria e Valle d'aosta, Centro di Referenza per l Oncologia Veterinaria e Comparata (CEROVEC), SC Genova-Savona,

2 Stressore non infettivo Evento fisiologico (es gravidanza, svezzamento) Esposizione a contaminanti ambientali ( es micotossine, metalli pesanti ecc) Condizioni ambientali (temperatura, umidità relativa, ventilazione ecc) Trasporto

3 CONTAMINANTI AMBIENTALI Tratto intestinale prima linea di contatto con i contaminanti presenti in alimenti e mangimi Proprietà immuno-modulanti Metalli pesanti Micotossine Distruttori endocrini Diossine Perfluorati

4 MICOTOSSINE 24 suini alimentati per 9 settimane con un mangime contenente 2,2-2,5 mg/kg di micotossina: 1- diminuzione dell espressione di TGF-β ed IFN-γ in milza e linfonodi 2- diminuzione della proliferazione linfocitaria a gg di esposizione

5 MICOTOSSINE T-2 Diminuzione dell espressione di IFN-γ nelle placche del Peyer in suini esposti per 42 giorni a 200 µg/kg alimento (Obremsky et al., 2013) ZON Diminuzione dell espressione di IFN-γ in suini alimentati con ZON (250µg/kg) e DON (1 mg/kg) (Chen et al., 2008)

6 MICOTOSSINE 27 suinetti (6 settimane) positivi per PCV2 suddivisi in tre gruppi controllo ed alimentati per 42 g con un mangime contenente 75 o 150 μg/kg di OTA: 1- Incremento del virus in fegato, rene e polmone nei suinetti trattati. 2- OTA determina stress ossidativo che porta ad attivazione di p38 ed ERK1/2 che promuove la replicazione virale.

7 MICOTOSSINE

8 METALLI PESANTI

9 Attività immuno-modulatoria del Cd Trattamento con 2 μm di Cd Trattamento con 20 μm di Cd 1h 3h 6h 24 h 1h 3h 6h 24 h IL-6 IL-8 IL-18 Nf-kB-1 Nf-kB/p65 JNK1 βd1 βd3 TLR-4 IL-8 IL-18 Nf-kB-1 Nf-kB/p65 MYD88 IL-8 Nf-kB/p65 JNK1 βd1 βd3 MD2 SOCS 1 IL-8 βd3 IL-6 IL-8 TNF-α IL-18 MYD88 JNK1 IFN-β βd1 βd2 TLR-5 MD2 IL-8 INF-β βd1 βd3 IL-1β IL-6 IL-8 Nf-kB-1 Nf-kB/p65 IFN-β βd1 βd3 βd4 TLR-5 CD14 βd4 SOCS1 SOCS1 βd4 - - IL-8 Nf-kB-1 MYD88 STAT3 - MYD88 STAT 3 TLR-4 CD14

10 STRESS, DANNO TISSUTALE E RISPOSTA IMMUNITARIA Stressori non infettivi possono determinare danno tissutale RISPOSTA S.I.

11 DAMPS (Damage-associated molecular patterns) Krysko et al., 2013 Cell Death & Disease. 4. e631

12 STRESS, DANNO TISSUTALE E RISPOSTA IMMUNITARIA PAMPs DAMPs

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15 TLR4 MEDIATED SIGNALING PATHWAYS HMGB1 Satoshi Uematsu, and Shizuo Akira J. Biol. Chem. 2007;282:

16 IFNs PROTEINE / GLICOPROTEINE Antivirale (indiretta) Immunomodulatoria Antiproliferativa

17 CATEGORIE Tipo I Tipo II Tipo III IFN-α, -β, -w, -d, -t,-k, -e,-ζ IFN-γ IFN-λ1, -λ2, -λ1

18 TYPE I TYPE II TYPE III Prodotti da linfociti, monociti, cellule NK, macrofagi, cellule dentritiche (quantità volte superiori), fifroblasti. Trofoectoderma (IFN-t, e, d ). Prodotto da linfociti, monociti/macrofagi, cellule NK e cellule dentritiche. Le principali cellule bersaglio sono i macrofagi, monociti, cellule enpteliali e tissutali Prodotto da cellule linfoidi, eritrociti efibroblasti.. Diversamente dagli IFN I ha uno spettro d azione più limitato

19 EFFETTI BIOLOGICI mediati attraverso GENI INTERFERON INDUCIBILI PKR (proteinchinasi RNA-dipendente) JAK (Janus kinase) attivatore di STAT 2-5 oligoadenilatosintetasi

20 IFNs RECETTORI ( Schneider et al. Annu.Rev.Immunol. 2014;32: )

21 ESPRESSIONE COSTITUTIVA 1. IFNs sono soggetti ad espressione costititutiva; 2. Presenza di piccole concentrazioni di IFN tipo I (IFN-β, IFN-α) nelle cellule; 3. Espressione IFN- β stabile 4. Espressione IFN-α variabile in termini d intensità e di pannello di sottotipi coinvolti. Controllo circuiti fisiologici e regolazione della risposta immunitaria

22 IFN-α Attività pro-infiammatoria (high dose) Attività anti-infiammatoria (low dose) Controllo trascrizionale e post-trascrizionale 1. TAM receptor (attivazione SOCS mediata da IFNAR1) 2. Down regulation del CD14 3. Stabilità dell mrna (tristetrapolin) Regolazione dei PAMPs receptors, citochine infiammatorie

23 STRESS DA SVEZZAMENTO Evento molto stressante negli allevamenti intensivi; Suino giorni di vita; Fine immunità materna, separazione dalla madre e formazione di nuovi gruppi; Cambio di alimentazione, alterazione del microbiota intestinale e delle funzioni della barriera intestinale. IFNs

24 STRESS DA SVEZZAMENTO Diminuzione del glucosio ematico, aumento del glucagone e dell IL- 1β (McCracken et al., 1995) in modo dieta dipendente. 7 giorni post svezzamento up-regulation dell espressione di IFN-γ (Hu et al., 2012) associato ad alterazione della barriera intestinale ; EW risposta infiammatoria con aumento IL-6 e TNF-α (Razzuoli et al., 2011). Risposta in IFN-α, 6 giorni post svezzamento, accompagnata da down-regulation dell espressione genica (Razzuoli et al. 2011).

25 STRESS DA SVEZZAMENTO Bovino 1-7 giorni post-svezzamento risposta pro-infiammatoria con incremento di TNF-α e IFN-γ (O Loughlin et al., 2012) Risposta sesso dipendente, più marcata nelle femmine rispetto ai maschi e correlata alla vicinanza alla madre. RISPOSTA IFN-γ

26 STRESS DA TRASPORTO Evento critico nella vita commerciale degli animali Fatica Densità Umidità Temperatura Ventilazione Durata ecc. STRESS Modulazione IFNs Riduzione IFN-γ nei bovini Rilascio IFN-α a basso titolo in bovini e suini

27 GRAVIDANZA Riconoscimento materno del prodotto del concepimento è reso possibile dall interazione tra S.I. materno e il trofoblasto. Il segnale generato da IFNs è fondamentale per il mantenimento della gravidanza. Pecora IFN-τ viene rilasciato giorni dopo il concepimento ed ha attività anti-luteolitica, inibisce le prostaglamdine e l espressione dei recettori per gli estrogeni. Suino Importanti IFNs per il mantenimento della gravidanza. IFN-γ è rilasciato dal trofoecotoderma dal concepimento ed IFN-δ è rilevabile al giorno 14.

28 GRAVIDANZA Placenta può produrre IFN-β in seguito a stimolazione virale ed esprime IFN-α in forma costitutiva Primati Studi in vitro dimostrano l effetto tossico di IFN-γ sulle cellule del trofoblasto. Ambiente con elevati livelli di citochine infiammatorie (IL- 2, TNF-α, IFN-γ) associati con aborti ricorrenti. Topo citochine Th1 ricorrenti. (in particolare IFN-γ) associati con aborti

29 CONCLUSIONI 1. Il Sistema immunitario innato può reagire a stressori infettivi e non infettivi attraverso funzioni regolatorie ed effettrici; 2. IFNs grazie anche alla sintesi costitutiva gioca un ruolo centrale in questo processo ; 3. Evidente l importanza della regolazione omeostatita della risposta immunitaria attuata dagli IFNs.

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